A la turbina de un ciclo Rankine entra vapor saturado a 8 MPa y sale del condensador como líquido saturado a 0.008 MPa. La potencia neta obtenida es de 100 MW. Determinar:
• Eficiencia de primera ley del ciclo
• Relación de trabajos
• Flujo másico de vapor
• Calor absorbido por el agua al pasar por la caldera
• Calor cedido por el agua en el condensador
Respuestas a la pregunta
La eficiencia de primera ley del ciclo Rankine es : n = 37.1%
La relacion de trabajos es: rt = 0.84%
El flujo masico de vapor es : 376.7*10³kg/h
El calor absorbido por el agua al pasar por la caldera es: Qc = 269.77MW
El calor cedido por el agua en el condensador es: Qcd = 169.75MW
Para determinar la eficiencia se procede como se muestra continuación :
Ciclo Rankine :
P1 = 8MPa
P2 = 0.008 MPa
W = 100MW
100%
eficiencia = n = ?
realción de trabajo =rt = ?
flujo masico = ?
Qabs = ?
Qced = ?
Estado 1
Mediante las tablas de propiedades termodinamicas del agua :
P1 = 8MPa = 80bar
T = 295.1 °C
hg = 2758 kJ/kg
Sg = 5.7432 kJ/kg
Estado 2
P2 = 0.008MPa = 0.08bar
T = 41.51°C
hf = 173.88 kJ/kg
hg =2577 kJ/kg
Sf = 0.5926 kJ/kgK
Sg = 8.2287 kJ/kgK
vf = 1.0084*10⁻³ m³/kg
La calidad, S2 = S1 expansion adiabatica irreversible:
x = (S2-Sf)/(Sg-Sf)
x = (5.7432-0.5926)/(8.2287-0.5926) = 0.6745
Ahora , se calcula la entalpia:
h2 = hf + xhfg
h2 = 173.88 + 0.6745(2577 - 173.88) = 1794.8 kJ/kg
Estado 3
h3 = hf@P = 0.008MPa
h3 = 173.88 kJ/kg
Estado 4
h4 = h3 + v3(P4 - P3)
Presion en caldera P4
Presion en Condensador P3
h4 = 173.88kJ/kg + 1.0084*10⁻³ m³/kg(8-0.008)MPa(10⁶N/m²/1MPa * 1KJ/10³Nm)= 181.94 kJ/kg
Eficiencia : n = Wt-Wb/Qc
n = (h1-h2) - (h4-h3)/h1-h4
n = (2758 - 1794.8)-(181.94-173.88)/(2758-181.94)
n = 37.1%
rt = = (h4-h3)/(h1 - h2)
rt = (181.94 kJ/kg-173.88 kJ/kg)/(2758 kJ/kg-1794.8 kJ/kg)
rt = 0.84%
Flujo masico :
m = W/(h1-h2)-(h4-h3)
m = 100MW(10³KW/MW)(3600s/h)/[(2758-1764.8)-(181.94-173.88)]
= 376.7*10³kg/h
Calor absorbido por el agua al pasar por la caldera:
Qc = m(h1-h2)
Qc = 376.7*10³kg/h* 1/(10³KW/MW)(3600s/h) * (2758-181.94)kJ/kg= 269.77MW
Calor cedido por el agua en el condensador :
Qcd = m(h2-h3)
Qcd = 376.7*10³kg/h* 1/(10³KW/MW)(3600s/h) * (1794.8-173.88)kJ/kg=169.75MW